Спутники Nimbus были вторым поколением американских роботизированных космических аппаратов , запущенных между 1964 и 1978 годами и использовавшихся для метеорологических исследований и разработок. Космические аппараты были разработаны для использования в качестве стабилизированных, ориентированных на Землю платформ для тестирования передовых систем для измерения и сбора атмосферных научных данных. Семь космических аппаратов Nimbus были запущены на околополярные солнечно-синхронные орбиты, начиная с Nimbus 1 28 августа 1964 года. На борту спутников Nimbus находятся различные приборы для получения изображений, зондирования и других исследований в различных спектральных областях. Спутники Nimbus были запущены на борту ракет Thor-Agena (Nimbus 1–4) и ракет Delta (Nimbus 5–7).
В течение 20 лет с момента запуска первого спутника серия миссий Nimbus была основной научно-исследовательской и опытно-конструкторской платформой США для спутникового дистанционного зондирования Земли. Семь спутников Nimbus, запущенных в течение четырнадцати лет, делились своими космическими наблюдениями за планетой в течение тридцати лет. НАСА передало технологию, испытанную и усовершенствованную миссиями Nimbus, Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA) для его оперативных спутниковых инструментов. Технология и уроки, извлеченные из миссий Nimbus, являются наследием большинства спутников наблюдения за Землей, которые НАСА и NOAA запустили за последние три десятилетия. [1]
На момент запуска идея о том, что нематериальные свойства, такие как давление воздуха , можно наблюдать с помощью спутника, вращающегося на орбите в сотнях миль над Землей, была революционной. [ требуется цитата ] С каждой миссией Nimbus ученые расширяли свои возможности по сбору атмосферных характеристик, которые улучшали прогнозирование погоды , включая температуру океана и воздуха, давление воздуха и облачность . Начиная со спутника Nimbus 3 в 1969 году, информация о температуре через атмосферный столб начала поступать со спутников из восточной части Атлантического океана и большей части Тихого океана, что привело к значительному улучшению прогнозов. [2] Глобальный охват, обеспечиваемый спутниками Nimbus, впервые сделал возможными точные прогнозы на 3–5 дней. [ требуется цитата ]
Способность спутников Nimbus обнаруживать электромагнитную энергию в нескольких длинах волн (мультиспектральные данные), в частности, в микроволновой области электромагнитного спектра , позволила ученым заглянуть в атмосферу и определить разницу между водяным паром и жидкой водой в облаках. [ требуется цитата ] Кроме того, они смогли измерить температуру атмосферы даже при наличии облаков, [ требуется цитата ] эта возможность позволила ученым измерить температуру в «теплом ядре» ураганов . [ требуется цитата ]
Одним из важнейших научных вкладов миссий Nimbus стали измерения радиационного баланса Земли . Впервые ученые получили глобальные прямые наблюдения за количеством солнечной радиации, входящей и выходящей из земной системы. Наблюдения помогли проверить и уточнить самые ранние климатические модели и до сих пор вносят важный вклад в изучение изменения климата . Поскольку ученые рассматривают причины и последствия глобального потепления , данные о радиационном балансе Nimbus служат основой для долгосрочного анализа и делают возможными исследования по обнаружению изменений. Технология Nimbus дала начало современным датчикам радиационного баланса, таким как приборы CERES на спутниках NASA Terra и Aqua . [3]
Еще до того, как спутники Nimbus начали собирать данные наблюдений за озоновым слоем Земли , ученые имели некоторое представление о процессах, которые поддерживали или разрушали его. Они были уверены [ нужна цитата ] что понимают, как формируется слой, и из лабораторных экспериментов знали, что галогены могут разрушать озон . Наконец, метеозонды показали, что концентрация озона в атмосфере со временем меняется, и ученые подозревали, что за этим стоят погодные явления или сезонные изменения. Но как все эти фрагменты информации работают вместе в глобальном масштабе, все еще было неясно. [ нужна цитата ]
Ученые провели эксперименты с экспериментальных самолетов НАСА и доказали, что атмосферные химикаты, такие как хлорфторуглероды (ХФУ), выделяемые хладагентами и аэрозольными распылителями, действительно разрушают озон. По мере накопления данных спутниковых наблюдений Nimbus 7 в период с 1978 по 1994 год становилось все более очевидным, что ХФУ создают озоновую дыру над Антарктидой каждую зиму . Более того, несмотря на некоторые годовые колебания, дыра, по-видимому, становилась больше. Измерения Nimbus ясно показали, насколько серьезной была проблема озоновой дыры. [4]
Спутники Nimbus собирали орбитальные данные о протяженности полярных шапок в середине 1960-х годов, записанные в видимой и инфракрасной частях спектра. Эти первые глобальные снимки ледяных шапок Земли дают бесценные ориентиры для изучения изменения климата. Во время сужающегося окна возможностей для археологии данных Национальный центр данных по снегу и льду (NDISC) и NASA смогли восстановить данные, которые позволили реконструировать изображения Nimbus 2 с высоким разрешением от 1966 года, показывающие всю арктическую и антарктическую ледяные шапки. [6]
Когда в 1972 году был запущен космический аппарат Nimbus 5, ученые планировали, что его электрически сканирующий микроволновый радиометр будет собирать глобальные наблюдения о том, где и сколько выпадало дождей по всему миру. Однако в течение нескольких месяцев после запуска у датчика появился новый приоритет: картирование глобальной концентрации морского льда . Когда в 1978 году был запущен Nimbus 7, технологии были достаточно развиты, чтобы ученые могли отличать недавно образованный (т. е. «первогодний») морской лед от старого льда с помощью датчика сканирующего многоканального микроволнового радиометра (SMMR). Данные, собранные им за 9 лет его службы, составляют значительную часть долгосрочных данных о концентрации морского льда на Земле , которые современные ученые используют для изучения изменения климата.
Среди самых удачных открытий, которые стали возможны благодаря миссиям Nimbus, было открытие зияющей дыры в морском льду вокруг Антарктиды зимой 1974–76 годов в Южном полушарии. Явление, которое с тех пор не наблюдалось, — огромный, свободный ото льда участок воды, называемый полыньей , развивался три года подряд в сезонном льду, который покрывает Антарктиду каждую зиму. Расположенная в море Уэдделла , полынья каждый год исчезала с летним таянием, но возвращалась на следующий год. Открытый участок воды мог влиять на температуру океана на глубине до 2500 метров и влиять на циркуляцию океана на большой территории. Полынья моря Уэдделла не наблюдалась с момента события, засвидетельствованного спутниками Nimbus в середине 70-х годов.
Спутники Nimbus (начиная с Nimbus 3 в 1969 году) проложили путь в современную эру GPS с оперативными системами поиска и спасения и сбора данных. Спутники испытали первую технологию, которая позволила спутникам определять местоположение станций наблюдения за погодой, установленных в отдаленных местах, и отдавать им команды передавать свои данные обратно на спутник. Самой известной демонстрацией новой технологии стал рекордный полет британской летчицы Шейлы Скотт , которая испытала систему навигации и локационной связи Nimbus, совершив первый в истории одиночный полет над Северным полюсом в 1971 году.
Система связи «земля-спутник-земля» Nimbus продемонстрировала первую спутниковую поисково-спасательную систему. Среди самых ранних успехов было спасение двух воздушных шаров, которые потерпели крушение в Северной Атлантике в 1977 году, и позднее в том же году отслеживание японского путешественника во время его первой попытки стать первым человеком, который в одиночку доберется на собачьих упряжках до Северного полюса через Гренландию . Десятки тысяч людей за последние три десятилетия были спасены с помощью оперативной системы спутникового слежения за поиском и спасением ( SARSAT ) на спутниках NOAA.
Nimbus-3 был первым спутником, использовавшим радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) SNAP-19 в космосе. Предыдущая попытка запустить РИТЭГ SNAP-19 на Nimbus-B-1 была предпринята, но ракета была уничтожена, а ядерное топливо приземлилось в проливе Санта-Барбара . Позже топливо было извлечено из обломков на глубине 300 футов (91 м) и повторно использовано для Nimbus-3 как SNAP-19B. [7] Этот источник питания дополнил солнечную батарею дополнительным28,2 Вт электрической мощности. [8]
